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汽车发动机用冷却液及其复合添加剂

【摘要】:
汽车发动机用冷却液是发动机正常工作必不可少的工作介质。它应同时具有冷却、防腐蚀、防沸、防垢、防冻等多种作用。在市场上俗称为防冻液。在人们印象中,防冻液只是冬天使用的,其实不对,应是常年使用,称冷却液比较科学。
  汽车发动机用冷却液是发动机正常工作必不可少的工作介质。它应同时具有冷却、防腐蚀、防沸、防垢、防冻等多种作用。在市场上俗称为防冻液。在人们印象中,防冻液只是冬天使用的,其实不对,应是常年使用,称冷却液比较科学。

  汽车发动机 60 %的故障来自于冷却系统失效,并与冷却液相关。正常工作的发动机,只有 1/3 能量作为驱动, 1/3 尾气排放,剩下的 1/3 则导致发动机升温。冷却系统冷却性能直接影响发动机散热,发动机过高的升温,会导致润滑油粘度下降,使润滑性能受损,从而影响发动机正常工作甚至导致发动机损坏。

  目前市场上用的多是乙二醇 / 水系冷却液。用户按地区的最低温度选择不同冰点的冷却液,如 -15 ℃ 、 -30 ℃ 等。

  乙二醇 / 水是冷却液的基础液,不能直接使用,还需要添加复合添加剂以改善乙二醇 / 水体系防腐蚀、防垢等综合性能。复合添加剂可直接加在乙二醇中,配成冷却液的浓缩液,用户使用时再按说明书要求,用不同体积比的去离子水调配成工作液,也可在用乙二醇、去离子水直接冲调工作液时,同时按比例添加复合添加剂。   由于冷却液的浓缩液是一成品,其复合添加剂的量是一定的,其 50%(V/V) 的水稀释液冰点为 -38 ℃ 、其 25 %( V/V )的水稀释液冰点为 -12 ℃ ,其中复合添加剂的量却相差一倍,这是不合理的,因为随着水量增加,腐蚀性加大,而复合添加剂的量却减少。

  对直接生产冷却液工作液的生产厂而言,还是根据市场需要,直接用乙二醇、水、复合添加剂调配较为合理。

  本文通过冷却液的基础液,复合添加剂,冷却液标准及指标的介绍,希望能给用户较全面地认识发动机冷却液提供些许帮助,以便合理选择、使用。

  • 冷却液的基础液

  目前用的最多的是乙二醇 / 水系的基础液。

  “发动机冷却液级乙二醇规范”见 ASTM D5223(1987) ;乙二醇 / 水系的冰点、乙二醇 / 水系沸点可在相关文献查得。

  冷却液的冰点、沸点、密度等理化指标取决于乙二醇 / 水之间比例。

  比热容、热导率、粘度、沸点等是影响乙二醇 / 水溶液传热性能的指标。

  随着乙二醇 / 水系中,乙二醇量的增加,比热容、热导率都有一定减少,即热交换效率降低,但为了顾及在使用中冰点的要求,也只有牺牲一定的传热性能要求。

  在美国材料试验协会的标准 ASTM D 3306(2000) 中,还包括了丙二醇 / 水系冷却液。

  丙二醇毒性低,可用于化妆品、食品、烟草中,其白鼠口服半致死量 LD 50 为 28000 ~ 30000mg/g 。在人体内的正常代谢产物为乳酸、丙酮酸,均属人体的正常代谢物。乙二醇白鼠口服半致死量 LD 50 为 4700mg ,虽属低毒,但对人体而言其 LD 50 却只有 298mg ,在人体内乙二醇的代谢产物为羟基乙酸和草酸,容易导致体内酸碱平衡失调,影响肾功能。

  由于乙二醇的毒性比丙二醇要大得多,所以丙二醇 / 水冷却液引起了关注,早在 1972 年,瑞士就禁止在超市、零配件商店公开销售乙二醇 / 水系冷却液,北欧诸国近年来也一直选用丙二醇 / 水系冷却液。

  在废水处理过程中,丙二醇易生物降解, 5d 即可降解 69% ,而乙二醇 5d 只降解 36% 。

  关于乙二醇 / 水、丙二醇 / 水系冷却曲线比较见图